Разгадана многолетняя тайна механизма работы мышц — это может привести к созданию более эффективных лекарств

Новые данные о мельчайших компонентах мышц — миозине и актине — могут способствовать разработке более эффективных методов лечения сердечных и мышечных заболеваний. Исследователи из Университета Линнеус вместе с группой из Канады нашли ответы, которые ускользали от научного сообщества десятилетиями.

Вопрос о том, что происходит на молекулярном уровне в мышцах при их активации, занимал учёных десятилетиями. В наших мышцах находятся миллиарды крошечных белков — миозин и актин. Размер каждого из них составляет всего одну стотысячную миллиметра.

Эти микроскопические единицы создают кинетическую энергию, преобразуя клеточное топливо, в том числе, в фосфат. Однако как именно выглядит этот процесс, долгое время оставалось предметом споров.

«Когда мы с коллегами писали обзорную статью по этой теме в 2015 году, мы отметили, что количество гипотез, кажется, почти равно количеству исследователей», — говорит Альф Монссон, профессор физиологии Университета Линнеус.

Несколько новых ответов

Новое исследование даёт ряд ответов о молекулярных процессах в мышцах при активации. Исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Communications, было проведено совместно с группой из Университета Макгилла в Монреале (Канада).

«Результаты имеют большое потенциальное значение для лечения серьёзных заболеваний, в которых миозин играет ключевую роль. Помимо серьёзных заболеваний сердца и скелетных мышц, это касается распространения раковых клеток с образованием новых опухолей и проникновения малярийных паразитов в эритроциты человека», — объясняет Монссон.

Более конкретно, исследователи выяснили, как ведёт себя фосфат — вещество, образующееся при активации мышц, — когда высвобождается из миозина во время мышечных сокращений. Учёные представили доказательства, что фосфат движется иначе, чем считалось ранее, и делает больше «пауз» внутри и на поверхности молекулы миозина.

Требуются специальные микроскопы

Благодаря этим открытиям исследователи могут объяснить явления, для которых предыдущие модели давали противоречивые результаты. Достижения стали возможны благодаря сочетанию компьютерного моделирования на основе расчётов с экспериментальными исследованиями отдельных молекул миозина в лабораторных условиях.

«Эти молекулы настолько малы, что их нельзя увидеть с помощью обычных оптических микроскопов. Однако с помощью атомно-силовой микроскопии можно наблюдать за движением отдельной молекулы миозина», — продолжает Монссон.

Более эффективные лекарства

Эти открытия важны для разработки будущих лекарств, связанных с заболеваниями сердца и мышц. Вопрос о поведении миозина стал здесь ключевым. Подробное знание о функционировании миозина позволяет адаптировать лекарства к этой детальной функции, чтобы придать им желаемый эффект.

«Мы надеемся, что наши выводы проложат путь для новых идей в этой области, а также для дальнейшей тонкой настройки уже существующих лекарств», — заключает Монссон.

Статья «Multistep orthophosphate release tunes actomyosin energy transduction» опубликована в Nature Communications.